Система управления металлорежущими станками

привода 5 рабочего органа 9 танка соединен с входом объекта управления 18, а вход датчика 6 регулируемого параметра - с выходом объекта управления. 18, источник 1 опорного сигнала соединен с вторым входом блока 2 сравнения, информационный вход пикового детектора 8 и первый вход первого компаратора 9 соединены с выходом блока 7 деления, второй вход первого компаратора 9 соединен с выходом пикового детектора 8, а вход второго компаратора 10 " с выходом блока 2 сравнения, первый вход логического элемента ИПИ 11 соединен с выходом первого компаратора 9, второй вход - с выходом второго компаратора 10, а выход - с управляющим входом ключа 3, задатчик 12 регулируемого параметра соединен с вторым входом блока 7 деления, первый вход блока 16 формирователей импульсов соединен с выходом второго компаратора 1 О, первый выход - с первым входом второго логического элемента ИЛИ 15, второй вход блока 16 формирователей импульсов соединен с выходом третьего компаратора 17, а второй выход - с управляющим входом формирователя 14 временных интервалов, информационный вход формирователя 14 временных интервалов соединен с выходом датчика 13 частоты вращения шпинделя, а выход - с вторым входом второго логического элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с управляющим входом пикового детектора 8, первый вход третьего компаратора 17 соединен с выходом блока 7 деления, второй вход - с выходом пикового детектора 8.Система управления работает следу ющим образом.Во время холостого хода металло- режущего станка, когда процесс резания отсутствует, значение 11, регулируемого параметра (фиг.2), а следовательно, и выходные сигналы У, П , 11 соответственно патчика 6 регу лируемого параметра, блока.7 деления пикового детектора 8 равны нулю.Компаратор 9 настроен таким образом, что сигнал Ю на его выходе при нимает значение логической. в случае, когда 0 -01 з ф(4) 40 7 8 Блок 6 формирователей импульсоввключает в себя два однотипных фор-.мирователя, вырабатывающих короткие 45 импульсы при переходе входного сигнала из состояния логического "0" в состояние логической "1".Формирователь 14 временных интервалов преобразует входное напряжение 50 У , подаваемое с выхода датчика 13частоты вращения шпинделя, во временной интервал, Запуск формирователя 14 производится по импульсу на управляющем входе, поступающем со второго 55 выхода блока 16 формирователей импульсов. Через время одного оборота шпинделя формирователь 14 вырабатывает короткий импульс, поступающий,5гдето 1 - коэффициент передачи делителя напряжения на втором входе компаратора 9.При регулировании силовых параметров10 процесса резания оптимальное значение сс = ,95, при этомпогрешностьстабилизации максимального за оборот значения силового параметра вустановившемся режиме не превышает15 2,57. при любой возможной на практикеформе изменения нагрузки, напримервследствие колебания припуска за время одного оборота шпинделя,При регулировании температуры20 резания и небольших амплитудах ее колебания (меньших 10-203 заданногоэанчения) целесообразно среднее эаоборот шпинделя значение температурыподдерживать равным заданному, а при25 амплитудах колебаний температуры,больших 20 Х заданного, среднее эаоборот шпинделя значение необходимоуменьшить относительно заданного,что обеспечивается выбором о30 = 0,8-0,85.Компаратор 17 настроен таким образом, что сигнал на его выходе принимает значение логического "0" вслучае, когда(5) где К - коэффициент передачи датИчика частоты вращения шпинделя.(6) 11 з = Къ и где и - частота вращения шпинделя.Выходной сигнал Бб датчика 6 регулируемого параметра определяется выражением:(7) 6 68 ф где К - коэффициент передачи датчика 6 регулируемого парамет. ра;Уа- регулируемый параметр, Выходной сигнал 07 блока 7 деления определяется выражением т К06 Ка 0" К 1(8)т 1 Ц, 1 К П 8е К - коэффициент пеРедачи эадатчика 12 регулируемогопараметра,0 - заданное значение. регули 1руемого параметра,П КаК---- коэффициент передачи блоКка 7 деления,Б - выходной сигнал.источника 1 опорного сигнала,Сигнал на выходе блока 2 сравнения определяется выражением:(9) 0П в , Ю При О тО на выходе компаратора 10 формируется сигнал логического "О", а при 0 с О - сигнал логической "1". Из выражений (8) и (9) следует, что условие УсО выполняется при щ%6 .з а П)О при П 1 е 1 юфКлюч 3 устроен так, что при сигнале логической "1" на его управляю.щем входе он замкнут, а при сигнале логического "О" " разомкнут.До начала процесса резания (при нулевых значениях 01 и 0 Е на участке 23-24 на фиг.2) сигнал 0 с выхода блока 2 сравнения, равный сигналу О,5 14 через логический элемент ИЛИ 15 на управляющий вход пикового детектора 8 Время одного оборота шпинделя вычисляется согласно выражению."65259 6 поступает на информационный вход ключа 3.При Б = У = О на выходе компаратора 9, а следовательно, и на выходе элемента ИЛИ 11 устанавливается сигнал логической "1, которым ключ 3 замыкается замыкая тем самым кон тур регулирования,При отсутствии процесса резания и замкнутом контуре регулирования сигнал У 4 на выходе корректирующего устройства 4 возрастает до своего максимального значения, увеличивая тем самым скорость Ц привода 5 рабочего органа станка. Сигнал Б может быть ограничен на некотором уровне с тем, чтобы скорость Б рабочего органа станка не превышала 5 10 15 определенного значения. 20 С началом процесса резания (точка 24 на фиг.2) значение регулируемого параметра Б становится боль-, ше нуля, следовательно, сигналы Б,0 становятся также больше нуля. 25 Выходной сигнал У пикового детек 8тора 8 повторяет сигнал П при возрастании последнего и хранит максимальное значение сигнала 0 при его уменьшении. 30 При возрастании сигнала П выпол 7 няется условие (1) и на выходе первого компаратора 9 сохраняется сигнал логической 1. Ключ 3 замкнут.1В случае обработки с равномерной 35 в течение одного оборота шпинделянагрузкой или незначительными ее колебаниями, при которых амплитудаколебаний регулируемого параметра не 40 превышает (1-с) У(где П ,о,амплитудное значение регулируемогопараметра относительно заданного значения), условие (1) всегда выполняется и на выходах .первого компаратора 45,5 9 и логического элемента ИПИ 11 формируются .сигналы логической "1" иключ 3 замкнут. Система при этомфункционирует как обычная системастабилизации, поддерживая среднее за 50 оборот шпинделя значение регулируемого параметра П 8 на заданном уровне.Рассмотрим работу систему управления при значительных колебанияхнагрузки в течение времени одного 55 оборота шпинделя, при этом предполагается, что в качестве корректирующего устройства 4 используется интегральное или пропорционально-ин 7 146 тегральное звено. Поэтому напряжение Б на его.выходе и скорость П 5 при-вода 5 рабочего органа станка изменяется, когда значение сигнала О на входе корректирующего устройства 4 не равно нулю.При резком увеличении нагрузки и превышении регулируемым параметром заданного значения (точка 25 на фиг.2) выполняется условие П 0, на ; выходе второго компаратора 10 устанавливается уровень логической "1", при этом блок 1 б формирователей им,пульсов вырабатывает на первом вы,ходе короткий импульс, который проходит через логический элемент ИЛИ ; 15 и подается на управляющий вход пи; кового детектора 8, в результате чего последний переходит из режима хранения в режим приема сигнала. В момент нарастания значения регулируемого параметра (точка 25 на фиг.2) смена режима работы пикового детектора 8 не приводит к изменению его выходного сигнала П и он по-прежнему повторяет значение входного сигмуПри прохождении регуйируамым па-раметром максимума (точка 2 б на фиг.3) выполняется условие (4), пиковый детектор 8 переходит в режим хранения сигнала, на выходе компаратора 17 устанавливается уровень логической "1", на втором выходе блока 1 б формирователейимпульсов вырабатывается короткий импульс и формирователь 14 временных интервалов начинает отсчет времени одного оборота шпинделя. При уменьшении нагрузки и снижении регулируемого параметра на время, пока имеет место неравенство (2) (участок 27-.29 на фиг.2) сигнал П на выходе компаратора 9 равен логическому "О". Если при этом 01 зП,з, (точка 28 на фиг.2), то значение сигнала ЮрО и, следовательно, сигнал П, на выходе компаратора 10 будут иметь уровень логического "0". В результате на выходе элемента ИЛИ 11 также устанавливается уровень логического "0", Вдоч 3 размыкается, сигнал 0 становится равным нулю, и изменение сигнала на выходе коррек" тирующего устройства 4 прекращается до тех пор, пока не будут выполнять ся условия (1) или П йО.5259 35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 В случае второго эа время оборота, вращения шпинделя превышения нагрузки (точка 29 на фиг.2) выполняются условия (1) и П 0, причем условие (1) выполняется в результате перехода пикового детектора 8 в режим приема входного сигнала, следовательно, выполнения равенства У = По При этом как на выходе комйаратора 9; так и на выходе компаратора 10 устанавливаются уровни логической " 1", которые через логический элемент ИЛИ 11 подаются на управляющий вход ключа 3 и замыкают его. Отрицательное значение сигнала Б уменьшает сигналы Ц и 0 на выходе корректирующего устройства 4 и привода 5 рабочего органа станка соответственно.В момент второго пика нагрузки (точка 30 на фиг.2) выполняется усло вие (4) и на выходе компаратора 17 устанавливается уровень логической "1", на втором выходе блока 16 формирователей импульсов вырабатывается короткий импульс, который подается на управляющий вход формирователя 14 временных интервалов, вторично за один оборот запуская его. При нарушении условия (1) (точка 31 на фиг.2) на выходе компаратора 9 устанавливается уровень логического "0", однако размыкания ключа 3 не происходит, потому что на выходе компаратора 10 сохраняется уровень логической "1". В момент нарушения условия П йО (точка 32 на фиг.2) происходит размыкание ключа 3, изменение сигнала 04, следовательно, и П прекращается. Если в течение времени, равногоодному обороту шпинделя станка, зна" чение регулируемого параметра 0 непревышает заданного 016 то форми 16 фрователь 14 временных интервалов вырабатывает короткий импульс (точка 33 на фиг.2), который через логический элемент ИЛИ 15 проходит на управляющий вход пикового детектора и переводит его в режим приема входного сигнала, при этом выполняется условие (1) и на выходе компаратора 9 устанавливается уровень логической "1", ключ 3 замыкается, значения Б а также У несколько возрастают.9 14Формула изобретения Система управления металлорежущими станками, содержащая последовательно соединенные датчик регулируемого параметра, блок деления, блок сравнения, ключ, корректирующее устройство и привод рабочего органа станка, выход которого соединен с входом объекта управления, а вход датчика регулируемого параметра - с выходом объекта управления, источник опорного сигнала, соединенный с вто-, рым входом блока сравнения, пиковый детектор, первый и второй компараторы, первый логический элемент ИЛИ, причем информационный вход пикового детектора и первый вход первого компаратора соединены с выходом блока деления, второй вход первого компаратора соединен с выходом пикового детектора, а вход второго компаратора - с выходом блока сравнения, входы первого логического элемента ИЛИ соединены с выходами первого и второго компараторов, а выход в . с управляющим входом ключа, 65259 1 О задатчик регулируемого параметра, соединенный с вторым входом блока деления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в систему введены датчик частоты вращения шпинделя, формирователь временных интервалов, второй логический элемент ИЛИ, блок фор мирователей импульсов, третий компаратор, причем первый вход блока формирователей импульсов соединен с выходом второго компаратора, а первый выход - с первым входом второго логи ческого элемента ИЛИ, второй входблока формирователей импульсов соединен с выходом третьего компаратора, а второй выход - с управляющим входом, формирователя временных интервалов, 20 информационный вход формирователявременных интервалов соединен с.выходом датчика частоТы вращения шпинделя, а выход - с вторым входом вто-, рого логического элемента ИЛИ, выход 25 которого соединен с управляющим входом пикового детектора, входы третьего компаратора соединены с выходами пикового детектора и блока деления,